Chapter3 Foundry processes-Sand casting铸造工艺

Chapter3Foundryprocesses-Sandcasting铸造工艺过程沙型铸造,3.1Overview概述铸造casting是指熔炼金属、制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛柸的液态成形liquidstateshaped方法。铸造（casting）功用Function：制造形状复杂或大型的工件、制造承受静载荷及压应力的机械零件如：床身Bed、机座base支架support(saddle)箱体case（box),1、铸造特点Thefeatureoffoundryprocesses（1）适应性强flexibility（2）成本较低lowcost（3）铸件的组织性能较差Castingperformanceispoor（4）工序较多workingprocessmore,2、铸造的分类Theclassificationofcasting铸造砂型铸造sandcasting手工砂型铸造-单件、小批及大型复杂铸件的生产One-piece,smallbatchandlarge-scalecomplexcastingproduction机器砂型铸造：成批、大量生产Batch,massproduction特种铸造specialcastingprocess：不同于砂型铸造的所有铸造方法，,金属型铸造Themetalmoldcasting(Permanent)特种铸造压力铸造Diecasting离心铸造Centrifugalcasting熔模铸造Investmentcasting,铸铁的种类TypesofCastirons铸铁的特点：优良的铸造性Excellentcastability减震性damping切削加工性workingquality熔炼简单Meltingsimple成本低廉Lowcost根据铸铁中的碳C的存在形式分为：白口铸铁Whitecastiron-断口成白色，硬而脆灰铸铁Graycastiron：C以片状石墨形式存在，断口呈灰色，机械制造应用最多的，代号100最小抗拉强度可锻铸铁Malleablecastiron：白口铸铁经石墨化退火而成。,牌号黑心可锻铸铁珠光体可锻铸铁可锻铸铁是不可锻的。,球墨铸铁Ductilecastiron石墨成球状,提高强度和韧度，用来制造受力复杂，力学性能要求高的零件，如曲轴，凸轮轴等。牌号：3蠕墨铸铁VermicularcastironRuT420,砂型铸造Sandcasting：当形成铸型的原材料主要为型砂，且液态金属完全靠重力充满整个铸型型腔时，称为砂型铸造。特种铸造Specialcastingprocess凡是不同于砂型铸造的所有铸造方法统称为特种铸造，金属性铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造。,3.2砂型铸造Sandcasting,砂型铸造的工艺过程Sandcastingprocess图3-1,制造砂型和制造型芯两道工序对铸件的质量和铸造的生产率影响最大。砂型Sandmold(铸型）结构如图3-2所示组成：型砂mouldsand型腔Moldcavity型芯Moldcore浇注系统Gatingsystem冒口riserraiz,Figure3-2Sandmoldstructure1.Coldiron;2.Moldcavity;3.Riser;4.airchannel；5.venthole出气孔；6.Gatingsystem7.ophalf；.Bottomhalf.Moldcore;10.Partingsurface,KeyWords,铸造casting液态成形liquidstateshaped，适应性flexibility.fleksbiliti工序workingprocedure(process)砂型铸造sandcasting特种铸造specialcastingprocess,金属型铸造Themetalmoldcasting压力铸造Diecasting离心铸造Centrifugalsentrifjuglcasting熔模铸造Investmentinvestmntcasting,IntroductionToMaterialProcessingNewWords,Riserraiz冒口Optimizeptimaizv.使.完美,乐观,使.完善v.优化Proposeprpuzv.计划,打算,向.提议Stuffstfn.材料,原料,东西v.填满,塞满Environmentinvairnmntn.环境Associatesuieitn.同伴,伙伴v.联合,联想adj.副的,Exploitiksplitn.功绩,勋绩v.开发,利用,开拓Incorporateink:preitadj.合并的,公司组织的,具体化的v.合并,组成公司,具体表现Phenomenonfinminnn.现象Consolidationkn.slideinn.巩固,团结,合并Bondingbndin.结合(粘接,粘结料,屏蔽接地,键,联系)v.结合Brazingn.铜焊(钎焊,钎焊,钎接),Solderingsldri软焊,锡焊,低温焊接,热焊接,软钎焊Notablyntbliadv.显著地(著名地,值得注意地,格外,特别是),Numerousprocessesandoperationcanbeinvolvedinthemanufactureofproductsandcomponents,andmanyofthemareassociatedwiththeproductionofadesiredshape.Theseshape-producingprocessesareoftengroupedintofourbasic“families,”asindicatedinFigure13-1.Casting,IntroductionToMaterialProcessing,processesexploitthefluidityofaliquidasitflows,assumestheshapeofapreparedcontainer,andsolidifiesuponcooling.Thematerialremovalprocessesproduceadesiredshapebyremovingsegmentsfromaninitiallyoversizedpiece.Whiletheseprocesseshaveoftenbeenreferredtoas,Machining,thattermisgenerallyusedtodescribethemechanicalcuttingofmaterials.Themoregeneraltermmaterialremovalisusedtoincorporatematerialremovalbyallmeans,includingchemical,thermal,and,physicalprocesses.Deformationprocessesexploittheductilityofcertainmaterials,mostnotablymetals,andproducethedesiredshapebymechanicallymovingorrearrangingthesolidthroughaphenomenonknownasplasticity.Consolidationprocesses,IntroductionToMaterialProcessing,Materialsprocessingisthescienceandtechnologybywhichamaterialisconvertedintoausefulshapewithastructureandpropertiesthatareoptimizedfortheproposedserviceenvironment.Alesstechnicaldefinitionofmaterialsprocessingmightbe“allthatisdonetoconvertstuffintothings.”,Putpiecestogether,andincludewelding,brazing,soldering,adhesivebonding,andmechanicalfasteners.Powermetallurgyisthemanufactureofadesiredshapefromparticulatematerialandinvolvesaspectsofcasting,forming,andconsolidation.,Assignment,Whatarethefourfamiliesofshape-productionprocesses?,Chapter3Foundryprocesses-Sandcasting铸造工艺-砂型铸造,3.2.1造型材料Makingmouldmaterials制造铸型用的材料-造型材料砂型铸造所用材料主要有型砂和芯砂1、型砂和芯砂应具备的性能Thepropertiesofmoldingsandandcoresand（1）可塑性-Plasticity型砂在外力作用下可塑造成形，当外力消除后仍能保持已成形的形状的性能称为可塑性。型砂的可塑性好，易于成形，就能获得型腔清晰的铸型，从而保证铸件具有精确的轮廓尺寸。,（2）强度Strength型砂承受外力作用而不易破坏的性能称为强度。铸型必须具备足够的强度，才能在浇注时承受金属溶液的冲击和压力，不致发生毁坏，如冲砂、塌箱等，可防止铸件产生夹砂、砂眼等缺陷。（3）耐火性Fireresistance（Refractoriness)型砂在高温液态金属作用下不软化、不烧结或熔化的性能称为耐火性。耐火性差后果：铸件表面粘砂，增加清理和切削加工的困难，严重时还会使铸件报废。,（4）透气性AirPermeability型砂在紧实后能使气体通过的能力称为透气性。气体的来源：浇注时砂型中会产生大量气体，金属溶液内部也会析出气体。透气性差影响：部分气体就会留在铸件中形成气孔。（5）退让性Collapsibility型砂冷却收缩时，其体积可以被压缩的性能称为退让性。退让性差的影响：铸件收缩困难，铸件会产生较大的内应力，甚至会引起铸件的变形和开裂。此外，型砂和芯砂还要求有好的流动性、溃散性、不粘模性、耐用性和低的吸湿性。,2、型砂和芯砂的组成Thestructureofmoldsandandcoresand型砂和芯砂主要由砂和粘结剂binder组成。砂的主要成分是石英（），并含有少量杂质。高质量的铸造用砂要求石英含量高，杂质少，砂粒均匀且呈圆形。粘结剂：普通粘土clayklei和膨润土bentonite两种。为了使他们发挥粘结作用，需加入适量的水。对于要求较高的芯砂，可采用特殊的粘结剂，如桐油或树脂等。,在型砂和芯砂中，有时还要加入一些附加物。例如，在型砂中加入少量的煤粉，能防止粘砂缺陷，使铸件表面光滑；在型砂和芯砂中加入木屑，可提高退让性减少铸件内应力，防止铸件的变形和开裂。,3.2.2模样和芯盒Patternandcore-box,模样和芯盒是造型和制芯的模具，模样用来形成铸件外部形状，芯盒用来制造型芯，以形成铸件内部形状在单件、小批生产中，广泛用木材来制造模样和芯盒，在大量生产中，常用铸造铝合金、塑料来制造模样和芯盒。,一般地说，模样的外形与铸件的外形相适应，芯盒的内腔形状与铸件的内腔形状相适应，但不能完全按照零件的形状和尺寸来制造模样和芯盒在形状上，铸件和零件的差别在于有无起模斜度、铸造圆角，零件上尺寸较小的孔在铸件上不铸出等；在尺寸上，零件尺寸+加工余量(孔的加工余量为负值)铸件尺寸铸件尺寸+收缩量=模样尺寸模样尺寸铸件尺寸零件尺寸,图35c、d所示的是轴承支架铸件和模样、芯盒的关系生产中首先根据零件图，考虑模祥和芯盒制造的工艺因素，绘制出铸造工艺图，再制造模样和芯盒模样和芯盒的制作主要考虑如下工艺因素。,1、分型面Partingline（surface)分型面是指上型与下型之间的结合面在铸造工艺图上，分型面用细直线条和箭头表示，并注明上、下”宇样，如图35b所示。分型面决定了铸件在铸型中的位置，直接关系到模样的结构、芯盒数量、铸造工艺和铸件质量等合理选择分型面是一个重要而复杂的问题，总的原则是起模要方便，并有利于保证铸件质量。,2、加工余量Machiningallowance铸件的加工余量是指在切削加工时从铸件上切去的金属层因此，制造模样和芯盒时，应在铸件需要加工的表面上，留出加工余量加工余量的大小主要取决于造型方法、铸件大小和铸件材料等因素。一般铸铁件的加工余量为26mm在单件、小批生产时，铸件上小于30mm的孔通常不铸出，而在切削加工时直接进行钻孔加工。,3、起模斜度Patterndraft（Strippinggradient）为了起模方便，凡垂直于分型面的壁上应有一定的斜度如果零件图上没有结构斜度，则在制造模样时应作出起模斜度。起模斜度的大小主要取决于模样的种类、壁的高度和位置等。木模样的起模斜度通常在之间选取，壁高时取下限，反之取上限。,4、铸造圆角Curvingofcastings铸造圆角是指铸件两表面交接处应做成的圆弧过渡，如图35b所示这样，造型时不易损坏铸型，并且能提高转角处的力学性能，避免产生缩孔和裂纹等缺陷。铸造园角半径一般为310mm，具体数值可查有关手册。,5、收缩率Shrinkageratio铸件在冷却时要产生收缩，因此，模样的外形尺寸要比铸件大，其数值取决于铸件材料的线收缩率例如，灰铸铁为1%，铸钢为2，非铁金属为15,6、芯头Coreprint（coremark）为了在铸型中安放型芯，在模样中要做出相应的凸起部分，成为心头。如图3-5c所示。,KeyWords,模样Pattern芯盒core芯头Coreprint起模斜度Patterndraft铸造圆角Curvingofcastings收缩率Shrinkageratio粘结剂Binderbaind粘结剂Stickerstik,SandcastingNewwords,Versatilev:stailadj.多才多艺的,多方面的，通用的，Granulargrnjuladj.由小粒而成的,粒状的Refractoryrifrktriadj.不听话的,执拗的,难治疗的Silicasilik矽土Zirconz:knn.锆石Olivine.livi:nn.橄榄石,黄绿,Chromitekrumaitn.铬铁矿,亚铬酸盐Clayklein.粘土,泥土Graingreinn.谷物,谷类,颗粒,细粒,纹理Spanspnn.跨度,跨距,范围v.持续,贯穿,跨越Spruespru:直浇口Runner横浇道,Sandcasting,Sandcastingisbyfarthemostcommonandpossiblythemostversatileofthecastingprocesses.Granularrefractorymaterial(suchassilica（硅石）,zircon(锆石），olivine（橄榄石）,orchromite(亚铬酸盐）ismixedwithsmallamountsofothermaterials,suchasclayandwater,andisthenpackedaroundapatternthathastheshapeofthedesiredcasting.Becausethegrainscanpackintothinsectionsandcanbeeconomicallyusedinlargequantities,productsspanningawiderangeofsizesanddetailcanbemadebythismethod.Ifthepatternmustberemoval,beforepouring,themoldisusuallymadeintwoormorepieces.Anopeningcalledaspruehole(直浇口）iscutfromthetopofthemoldthroughthesandandconnectedtoasystemofchannelscalledrunners.Themoltenmetalispoureddownthespruehole,flowsthroughtherunners,andentersthemoldcavitythroughoneormoreopening,calledgates.Gravityflowisthemostcommonmeansofintroducingthemetalintothemold.Aftersolidification,themoldisbrokenandthefinishedcasting.Figure4-1showstheessentialstepsandbasiccomponentsofasandcastingprocess.,Assignment,试述型砂（芯）的组成和应具备的主要性能。模样、铸件和零件三者有何联系？在形状和尺寸上又有那些区别？,Chapter3Foundryprocesses-Sandcasting铸造工艺过程沙型铸造,3.2.3造型方法Themethodsofmakingsandmolds,造型过程有填砂、紧砂、起模、合型四个基本工序，造型分为手工造型和机器造型两种在单件、小批生产中，多采用手工造型；在大批生产中，则采用机器造型1.手工造型Handmolding（1）整模造型One-piecepatternmolding,（2）分模造型Partedpatternmolding,模样沿最大截面处分为两半，型腔位于上、下型内的造型方法称为分模造型partedpatternmolding，如图3-7所示。分模造型是造型方法中应用最广的一种，它简单易行，便于下芯和安放浇注系统适用于铸件最大截面在中部的铸件，也广泛用于有孔的铸件，如水管、阀体等。,（3）活块造型Activeblockmolding活块造型(activeblockmolding)是将整体模样或芯盒侧面的伸出部分做成活块，起模或脱芯后，再将活块取出的造型方法，如图38所示活块造型操作难度较大，取出活块要花费工时，活块部分的砂型损坏后修补较困难，故生产率低且要求工人的操作水平高活块造型通常只适用于单件小批生产。,（4）挖砂造型Excavatesandmolding有些铸件的外形轮廓为曲面，但又要求用整模造型，则造型时需挖出阻碍起模的型砂这种方法称为挖砂造型excavatesandmolding，如图39所示它对操作技术要求较高，生产率低，只适用于分型面不平直的单件、小批生产。此外，在实际生产中常见的还有三箱、假箱和地坑等其他造型方法,2、机器造型machinemolding机器造型machinemolding是用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型工序它是现代化铸造车间的基本造型方法。其特点是生产率高，铸件的尺寸精度和表面质量较好，对工人的操作技术要求不高，改善了劳动条件但是，机器造型用的设备和工装模具投资较大，生产准备周期较长，对产品,变化的适应性比手工造型差，因此，机器造型主要用于成批、大量生产。机器造型常用的方法有：震实造型、微震压造型、射砂造型、气冲造型等多种方法。其中震实造型法是目前生产中应用最广的一种造型方法，震实造型过程如图3-10,3.2.4造芯Coremaking,型芯主要用来形成铸件的内腔或局部外形。在单件、小批生产中，多采用手工造芯；在大批生产中，则采用机器造芯。造芯(coremaking)所用的芯砂应比型砂的综合性能更好。对于形状复杂、重要的型芯，常采用油砂或树脂砂。此外，为了加强型芯的强度，在型芯中应放置芯骨，小型芯的芯骨用钢丝制成，大、中型芯的芯,骨用铸铁制成。为提高型芯的通气能力，在型芯中应开设排气道。为避免铸件产生粘砂缺陷，在型芯表面需要刷涂料，铸铁件常采用石墨涂料，铸钢件采用硅石粉。重要的还需要烘干，以增强型芯的强度和透气性。,常用造芯方法是芯盒，如图3-11,KeyWords,造芯Coremaking机器造型machinemolding挖砂造型Excavatesandmolding活块造型Activeblockmolding分模造型Partedpatternmolding手工造型Handmolding整模造型One-piecepatternmolding,TheMakingofSandMoldsNewWords,Rammingrmin.锤击(速度头)Flaskfl:skn.细颈瓶,烧瓶,小水瓶Assistancesistnsn.帮助,援助Dimensionaldimennladj.空间,尺度，尺寸Consistencyknsistnsin.稠度(一致性,相容性),TheMakingofSandMolds,Handrammingisoftenthepreferredmethodofmoldmakingwhenonlyafewcastingsaretobemadefromanygivendesign.Inmostcases,however,thesandmoldsaremadeusingspeciallydesignedmoldingmachines.Thevariousmethodsdifferinthetypeofflaskrequired,thewaysandispackedwithintheflask,whethermechanicalassistanceisprovidedtoturnorhandlethemold,andwhetheraflaskisevenrequired.Inallcases,however,themolding,greatlyreducethelaborandskillrequired,andleadtocastingwithbetterdimensionalaccuracyandconsistency.,Assignment,造芯的方法有几种？造型方法有几种？,3.2.5浇注系统、冒口和冷铁Gatingsystem，RiserandColdmetal,1、浇注系统Pouring为把液态合金注入型腔和冒口而开设于砂型中的一系列通道，称为浇注系统。组成浇口杯PouringCup直浇道Sprue横浇道Runner内浇道Ingate如图312所示,浇口杯pouringcup的作用是承接浇注时的液态台金，减少对铸型的直接冲击，同时能使熔渣浮于表面。直浇道sprue是浇注系统中的竖直通道，一般呈圆锥形，上大下小。直浇道的作用是利用本身的高度产生一定的静压力，以改善冲型能力。,横浇道(runner)一般为梯形截面的水平通道，其作用是阻挡熔渣流入型腔，并分配液态合金流入内浇道。内浇道ingate与型腔直接相连，截面多为扁梯形、矩形等。内浇道的作用主要是引导液态合金平稳进入型腔为了防止液态合金冲毁型芯，对于旋转体铸型及垂直安放的细长型，液态合金最好能沿切线方向进入型腔，如图313所示。开设内浇道还应考虑清理方便，图314a所示的内浇道与铸件连接处带有缩颈，清理时不会损伤铸件；图314b所示的内浇道未带缩颈，清理时，容易使铸件损伤而报废。,2冒口和冷铁RiserandColdMetal设置冒口和冷铁，是为了对铸件的凝固过程进行控制，使之实现定向凝固。所谓定向凝固，就是使铸件的凝固按薄壁-厚壁-冒口的顺序进行，让缩孔转移到冒口中去，从而获得致密的铸件。,冒口的主要作用是补充铸件凝固收缩时所需的金属，以避免产生缩孔缺陷。图3-15a所示的是未加冒口的铸件，上部形成了缩孔。若在铸件的顶部设置冒口(见图315b)，缩孔移到冒口中，清理铸件时将冒口切除，就能获得内部致寄的合格铸件为了使冒口起到补缩作用，应保证冒口最后冷却凝固，通常把冒口设置在铸件的最厚、最高处，并且冒口要足够大。,在浇注铸钢等收缩性大的合金时，一般都要设置这种用于补缩的冒口冒口还可以起到排出型腔中气体和观察铸型型腔是否浇满的作用。在铸铁件上还常能看到尺寸不大的冒口，主要起排气作用，固有“出气冒口”之称。冷铁Coldmetal用于加速铸件某部分的冷却，如图216所示，使铸件各部分达到同时疑固的目的，从而蘑免因收缩不均而造成内应力。,3.2.6合型Closemould,将铸型的各个组元如上型、下型、型芯等组合成一个完整铸型的操作过程，称为合型。合型时要保证型芯的稳固和上、下位置的相对准确。合型后，应将上、下型紧固或放上压铁，以防浇注时上型被金属液抬起。,3.2.7熔炼、浇注、落砂和清理,1、熔炼melting是指金属由固态通过加热转变成熔融状态的过程。熔炼的任务是提供化学成分和温度都合格的熔融金属液。金属液的化学成分不合格会降低铸件的力学性能和物理性能；金属液的温度过低，会使铸件产生浇不足、冷隔、气孔和夹渣等缺陷,在铸造生产中，用得最多的合金是铸铁，铸铁通常用冲天炉或电炉来熔炼。机械零件的强度、韧度要求较高时，可采用铸钢铸造，铸钢的熔炼设备有平炉、转炉、电弧炉以及感应电炉等。有些铸件是用非铁金属，例如铜、铝等合金铸造的铝合金的熔炼特点是金属料不与燃料直接接触，以减少金属的损耗，保持金属的纯洁。在一般的铸造车间里，铝合金多采用坩埚炉来熔炼。,2浇注Pouring将液态合金从浇包注入铸型的操作过程称为浇注(pouring).合金液应在一定的温度范围内按规定的速度注入铸型。浇注温度过高，合金液吸气多，合金液收缩大，对型砂的热作用也强烈，容易产生气孔、缩孔、粘砂等缺陷；浇注温度过低，会产生浇不足、冷隔等缺陷。在浇注过程中，金属液流不允许中断。3落砂Droping用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作过程称为落砂(Droping)。浇注后过早地落砂会使铸件产生应力、变形，甚至开裂，铸铁件还会形成白口而使,切削加工困难，一般10kg左右的铸件，需冷却1h才能落砂。铸件越大，需冷却时间越长。4清理Cleanup落砂后从铸件上清除表面粘砂、型砂、多余金属(包括浇注系统、冒口，飞翅和氧化皮)等的过程，称为清理Cleanup。灰铸铁件的冒口，可用铁锤打掉；铸钢件的冒口，可用气割割除；非铁合金铸件的冒口，可用锯子去除粘砂可用清理滚筒、喷砂器、抛丸清理机等设备清理。,KeyWords,清理Cleanup落砂Droping浇注Pouring冷铁Coldmetal熔炼melting冒口Riser冷铁ColdMetal合型Closemould,内浇道ingate浇口杯pouringcup直浇道sprue,GatingsystemNewwords,Gatinggeitin.闸(启门,开启)Gatingsystem浇注系统Pourp:,pn.流出,倾泻,骤雨v.倒,倾泻,蜂涌而来Moldmuldn.模子,雏型,v.形成,塑造,发霉Conveyknveiv.传达,运输,转移计算机输送Deliverdilivv.递送,表达,释放,交付,Cavitykvitin.洞,空穴,腔Moldcavity模具型腔Fillingfilin.充填物,填料,填土Misrunmisrnn.滞流vt滞流Shuttadj.关闭的,合拢的,围绕的v.关上,闭起,幽禁vbl.关上,闭起,幽禁coldshuts冷隔Erosionirunn.腐蚀,侵蚀Entrapmentintrpmntn.诱陷(俘获,夹住,夹带,截留,捕集),Influential.influenladj.有权势的,有影响的Attachedttt附加的Shrinkagerinkidn.收缩,缩小,减低Turbulencet:bjlnsn.喧嚣,骚乱，湍流Splashing喷洒,泼洒Turbulentt:bjulntadj.狂暴的,旋流Promoteprmutv.促进,提升,升迁,促销Absorptionbs:pnn.吸收Oxidationksideinn.氧化Identifyaidentifaiv.识别,认明,鉴定,Smoothsmu:adj.平稳的,流畅的,安祥的v.使.光滑,变平滑Kinetickainetikadj.运动的Acquirekwaiv.获得,取得,学到Rectangularrektgjuln.矩形pouringcup浇口杯，漏斗形浇口Vortexv:teksn.漩涡,旋风Spiralspairl自动跳转自:spiralingn.旋涡,螺旋形之物adj.螺旋形的,盘旋的v.成螺旋状下降,成螺旋状旋转,Funnelfnln.漏斗,漏斗状的东西,烟囱Suckskv.啜,吸,吸入,吮吸糟糕,太烂了Dissipatedisipeitvt.使.消散(浪费)fallingstream下降流Choketukv.窒息,阻塞Fountainfauntinn.喷泉Traptrpn.圈套,陷阱v.设圈套,设陷阱Drossdrsn.浮渣,碎屑,渣滓Beneficial.benifiladj.有益的,有利的,Exiteksit,-zitn.出口,退场,离去v.退出,脱离foreignmatter异物，渣质pouringladle浇Runnerextension横浇口延伸,GATINGSYSTEMAsmoltenmetalispouredintoamold,thegatingsystemconveysthematerialanddeliversittoallsectionsofthemoldcavity.Thespeedorrateofmetalmovementisimportantaswellasthedegreeofcoolingthatoccurswhileitisflowing.Slowfillingand,highlossofheatcanresultinmisrunsandcoldshuts.Rapidratesoffilling,ontheotherhand,canproduceerosionofthegatingsystemandmoldcavityandmightresultintheentrapmentofmoldmaterialinthefinalcasting.Thecross-sectionalareasofthevariouschannelscanbeselectedto,regulateflow.Inaddition,theshapeandlengthofthechannelsareinfluentialincontrollingtemperatureloss.Whenheatlossistobeminimized,shortchannelswithroundorsquarecrosssectionsarethemostdesirable.Thegatesareusuallyattachedto,thethickestorheaviestsectionsofacastingtocontrolshrinkageandtothebottomofthecastingtominimizeturbulenceandsplashing.Forlargecastings,multiplegatesandrunnersmaybeusedtointroducemetaltomorethanonepointofthemoldcavity.,Gatingsystemsshouldbedesignedtominimizeturbulentflow,whichtendstopromoteabsorptionofgases,oxidationofthemetal,anderosionofthemold.Figure13-9showsatypicalgatingsystemforamoldwithahorizontalpartinglineandcanbeusedtoidentifysomeofthekeycomponentsthatcanbe,optimizedtopromotethesmoothflowofmoltenmetal.Shortspruesaredesirable,sincetheyminimizethedistancethatthemetalmustfallwhenenteringthemoldandthekineticenergythatthemetalacquiresduringthatfall.Rectangularpouringcupspreventtheformationofavortexorspiralingfunnel,whichtendstosuckgasandoxidesintothesprue.Taperedsprues,alsopreventvortexformation.Alargespruewellcanbeusedtodissipatethekineticenergyofthefallingstream.Finally,thechoke,orsmallestcross-sectionalarea,servestocontroltherateofmetalflow.Ifthechokeislocatednearthebaseofthesprue,flowthroughtherunnersandgatesis,slowedandflowisrathersmooth.Ifth